JPH0311945Y2 - - Google Patents

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JPH0311945Y2
JPH0311945Y2 JP2665683U JP2665683U JPH0311945Y2 JP H0311945 Y2 JPH0311945 Y2 JP H0311945Y2 JP 2665683 U JP2665683 U JP 2665683U JP 2665683 U JP2665683 U JP 2665683U JP H0311945 Y2 JPH0311945 Y2 JP H0311945Y2
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fet
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【考案の詳細な説明】 本考案は可変減衰器、特にトランジスタを用い
て電気的に減衰量を可変とする可変減衰器に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a variable attenuator, and particularly to a variable attenuator that electrically varies the amount of attenuation using a transistor.

従来のトランジスタを用いた可変減衰器の構成
例を第1図に示す。入力端子11と出力端子12
間に直列に電界効果トランジスタ(以後FETと
略記)13を2ケ接続し、これらのFET13の
中間と接地との間にFET14を接続し、直流回
路と高周波回路との分離のためのFET15及び
抵抗16を介してFET13,14のゲートに直
流バイアスを印加する構成である。FET13の
ソース及びドレインには直流バイアスは印加され
ていない。従つて、この減衰器のRF等価回路は
第2図の如く、基本的にはT接続された抵抗回路
であるが、抵抗21,22と並列にFET13,
14の寄生容量23,24が実際には存在する。
An example of the configuration of a variable attenuator using conventional transistors is shown in FIG. Input terminal 11 and output terminal 12
Two field effect transistors (hereinafter abbreviated as FET) 13 are connected in series between them, and an FET 14 is connected between the middle of these FETs 13 and the ground, and an FET 15 and a resistor are connected between the DC circuit and the high frequency circuit. The configuration is such that a DC bias is applied to the gates of FETs 13 and 14 via FET 16. No DC bias is applied to the source and drain of the FET 13. Therefore, the RF equivalent circuit of this attenuator is basically a T-connected resistance circuit as shown in FIG.
There are actually 14 parasitic capacitances 23, 24.

この可変減衰器の許容電力を上げるためには
FET13のゲート幅を広くする必要があり、例
えば許容電力を1W程度とした場合、FET14の
ゲート幅を200μm、FET13のゲート幅を600μ
mとしなければならない。FET15には、ほと
んど電流が流れないためゲート幅は25μmと非常
に小さくても十分である。また、許容電力を上げ
るためにゲート幅を広くすると寄生容量23が増
加し周波数特性を劣化させる結果となつている。
To increase the allowable power of this variable attenuator
It is necessary to widen the gate width of FET13. For example, if the allowable power is about 1W, the gate width of FET14 is 200μm, and the gate width of FET13 is 600μm.
Must be m. Since almost no current flows through the FET 15, a very small gate width of 25 μm is sufficient. Further, when the gate width is widened in order to increase the allowable power, the parasitic capacitance 23 increases, resulting in deterioration of frequency characteristics.

本考案の目的は前記従来の欠点を改善し、ゲー
ト幅の狭いFETを用いて高い許容電力の得られ
る可変減衰器を提供することにある。
An object of the present invention is to improve the above-mentioned conventional drawbacks and to provide a variable attenuator that can obtain high allowable power by using a FET with a narrow gate width.

本考案の可変減衰器は、入力端子と出力端子と
の間に直列に接続される第一および第二の電界効
果トランジスタと、前記第一および第二の電界効
果トランジスタとそれぞれ並列に接続される2つ
の抵抗と、前記第一および第二の電界効果トラン
ジスタ間と共通線路とを接続する第三の電界効果
トランジスタとを有し、前記第一、第二、第三の
電界効果トランジスタに印加する直流バイアスを
可変とすることにより前記入力端子と出力端子間
の減衰量を可変とすることを特徴とする。
The variable attenuator of the present invention includes first and second field effect transistors connected in series between an input terminal and an output terminal, and connected in parallel with the first and second field effect transistors, respectively. It has two resistors and a third field effect transistor that connects between the first and second field effect transistors and a common line, and applies a voltage to the first, second, and third field effect transistors. The attenuation amount between the input terminal and the output terminal is made variable by making the DC bias variable.

以下、本考案について実施例を示す図面を用い
て詳述する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail using drawings showing embodiments.

第3図は、本考案の可変減衰器の原理を説明す
るための図である。R1,R2及びR3の抵抗がT接
続されており、入力端子11に電源インピーダン
スZ1,出力端子12に負荷インピーダンスZ2が接
続されるとする。この可変減衰器の入力インピー
ダンスがZ1及び出力インピーダンスがZ2となり、
インピーダンス整合が取れる条件より次式が得ら
れる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the variable attenuator of the present invention. It is assumed that the resistors R 1 , R 2 and R 3 are T-connected, the input terminal 11 is connected to the power source impedance Z 1 and the output terminal 12 is connected to the load impedance Z 2 . The input impedance of this variable attenuator is Z 1 and the output impedance is Z 2 ,
The following equation can be obtained from the conditions for impedance matching.

(R1+R3−Z1)(R2+R3+Z2)−R2 3=0…(1) (R1+R3+Z1)(R2+R3−Z2)−R2 3=0…(2) 入力電力をP1,負荷インピーダンスZ2で消費
される電力をP2とし、 P2/P1=a2 …(3) とすると、入力側で整合が取れている時aは次式
で表わされる。
(R 1 + R 3 - Z 1 ) (R 2 + R 3 + Z 2 ) - R 2 3 = 0...(1) (R 1 + R 3 + Z 1 ) (R 2 + R 3 - Z 2 ) - R 2 3 = 0 ...(2) Let P 1 be the input power, P 2 be the power consumed by the load impedance Z 2 , and let P 2 /P 1 = a 2 ...(3) When matching is achieved on the input side, a is It is expressed by the following formula.

これらの式(1),(2)及び(4)から、減衰器の低抗値
がaに対して定まり、 R3=2a√1 2/(1−a2) …(5) R2+R3=Z2(1+a2)/(1−a2) …(6) R1+R3=Z1(1+a2)/(1−a2) …(7) となる。また、抵抗R1で消費される電力をP1′と
すると入力電力に対する比は次式で与えられる。
From these equations (1), (2) and (4), the low resistance value of the attenuator is determined relative to a, R 3 = 2a√ 1 2 / (1-a 2 ) …(5) R 2 +R 3 = Z 2 (1+a 2 )/(1-a 2 )...(6) R 1 +R 3 = Z 1 (1+a 2 )/(1-a 2 )...(7). Further, if the power consumed by the resistor R 1 is P 1 ', the ratio to the input power is given by the following equation.

P1′/P1=R1/Z1 …(8) さて、抵抗R1を第4図に示す如く、固定抵抗
Rfと可変抵抗Raで表わすと、 R1=RfRa/(Rf+Ra) …(9) である。抵抗Raで消費される電力をPaとすると
この二つの抵抗で消費される電力P1′に対するPa
の比は、 Pa/P1′=Rf/(Rf+Ra) となり、式(8)から入力電力P1に対するPaの比が
次式の如く求まる。
P 1 ′/P 1 = R 1 /Z 1 …(8) Now, the resistance R 1 is a fixed resistance as shown in Figure 4.
When expressed by R f and variable resistance R a , R 1 =R f R a /(R f +R a ) (9). If the power consumed by the resistor R a is P a , then P a for the power P 1 ′ consumed by these two resistors
The ratio of P a /P 1 '=R f /(R f +R a ) is obtained, and from equation (8), the ratio of P a to input power P 1 can be found as shown in the following equation.

Pa/P1=Rf 2Ra/Z1(Rf+Ra2 …(10) 簡単のため、電源及び負荷インピーダンスZ1
Z2を等しくし、かつRf=Z1とし、減衰器の減衰
量L L=−20loga(dB) に対して計算すると抵抗値及び電力比は第5図の
如く表される。
P a /P 1 = R f 2 R a /Z 1 (R f + R a ) 2 …(10) For simplicity, power supply and load impedance Z 1 ,
When Z 2 is made equal and R f =Z 1 , and the attenuation amount L L of the attenuator is calculated as -20 loga (dB), the resistance value and power ratio are expressed as shown in FIG.

第5図に見られる如く、減衰量Lを大きく取る
に従がい抵抗R1での消費電力P1′は大きくなり減
衰量が無限大の時に入力電力P1は全て抵抗R1
消費される。しかし、R1を第4図の如く2つに
分割した場合、可変抵抗Raで消費される電力は
RaがRfに等しい時最大となり、この時でも入力
電力P1の1/4である。
As seen in Figure 5, when the amount of attenuation L is increased, the power consumption P 1 ' in the slave resistor R 1 increases, and when the amount of attenuation is infinite, all of the input power P 1 is consumed in the resistor R 1 . . However, if R 1 is divided into two as shown in Figure 4, the power consumed by variable resistor R a is
It is maximum when R a is equal to R f , and even in this case it is 1/4 of the input power P 1 .

第6図は本考案の実施例を示す図で、直流バイ
アス回路を除いた、RF回路部分のみを示してあ
る。FET61を2個直列に接続し、この中間点
と共通電極との間にFET62を接続し、FET6
1と並列に抵抗63を接続した構成である。これ
らFET61,62のゲートバイアス電圧を変化
させることにより可変減衰器として動作させるこ
とが出来る。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and shows only the RF circuit portion excluding the DC bias circuit. Two FET61 are connected in series, FET62 is connected between this midpoint and the common electrode, and FET6
In this configuration, a resistor 63 is connected in parallel with 1. By changing the gate bias voltages of these FETs 61 and 62, they can be operated as a variable attenuator.

抵抗63は第4図の抵抗Rfに相当し、FET6
1は可変抵抗Raに相当し、かつFET62が第3
図の抵抗R3に相当すると考えられる。入出力イ
ンピーダンスを50オーム、抵抗63を50オームと
すると、従来例では抵抗R1に相当するFET13
で消費していた電力に比べ、本実施例ではFET
61で消費される電力は第5図に示す如く約1/4
に低減される。従つて、FET61のゲート幅を
FET62のゲート幅より小さくすることも可能
となり、FETの占有面積を小さく出来ると共に
FETの寄生容量23も減少し周波数特性も改善
される。抵抗63は、FET61の動作層と同じ
半導体で作ることも可能であり、抵抗体薄膜を用
いて作ることも可能である。
Resistor 63 corresponds to resistor R f in Figure 4, and FET6
1 corresponds to variable resistance R a , and FET62 is the third
It is thought to correspond to resistance R 3 in the figure. If the input/output impedance is 50 ohms and the resistor 63 is 50 ohms, in the conventional example, FET 13 corresponding to resistor R 1
In this example, compared to the power consumed by FET
The power consumed by 61 is approximately 1/4 as shown in Figure 5.
reduced to Therefore, the gate width of FET61 is
It is also possible to make the gate width smaller than that of FET62, reducing the area occupied by the FET and
The parasitic capacitance 23 of the FET is also reduced and the frequency characteristics are improved. The resistor 63 can be made of the same semiconductor as the active layer of the FET 61, or can be made using a resistor thin film.

以上、述べた如く、本実施例では、ゲート幅
200μm程度の比較的小さなFETを用いても許容
電力1W程度の可変減衰器を構成することが出来
る。
As mentioned above, in this embodiment, the gate width
Even if a relatively small FET of about 200 μm is used, a variable attenuator with an allowable power of about 1 W can be constructed.

また、先の動作原理で示した如く、入力インピ
ーダンスと出力インピーダンスが異なる場合にも
インピーダンス整合の取れた可変減衰器を構成出
来る。しかし、この場合には減衰量Lを零(a=
1)にすることは出来ない。この時の最小減衰量
Lminは次式で与えられる。
Further, as shown in the above operating principle, a variable attenuator with impedance matching can be constructed even when the input impedance and output impedance are different. However, in this case, the attenuation amount L is set to zero (a=
1) cannot be done. Minimum attenuation at this time
Lmin is given by the following formula.

Lmin=−20log(√2 1−√2 1−1) この様に、入出力インピーダンスが異なる場合
には、2つの抵抗63をそれぞれ異なる値Z1,Z2
に選ぶ方が良い。
Lmin=−20log(√ 2 1 −√ 2 1 −1) In this way, when the input and output impedances are different, the two resistors 63 are set to different values Z 1 and Z 2
It is better to choose

本考案によれば、従来の可変減衰器に比べ、同
じ電力容量の素子を用いても可変減衰器の許容電
力を4倍以上に高める効果が生じる。
According to the present invention, compared to a conventional variable attenuator, the allowable power of the variable attenuator is increased by more than four times even if elements with the same power capacity are used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の可変減衰器を示す回路図、第2
図は第1図のRF等価回路図、第3図は本考案に
よる可変減衰器の説明をする原理図、第4図は第
3図中の抵抗R1を二つの抵抗で置き換える場合
の等価回路図、第5図は第3図の可変減衰器の特
性図、第6図は本考案の実施例を示す回路図であ
る。 11……入力端子、12……出力端子、13,
14,15……FET、16……抵抗、21,2
2………FETの抵抗、23,24……寄生容量、
Z1……電源インピーダンス、Z2……負荷インピー
ダンス、61,62……FET、63……抵抗、
V1,V2……FET61,62のゲートバイアス電
圧。
Figure 1 is a circuit diagram showing a conventional variable attenuator, Figure 2 is a circuit diagram showing a conventional variable attenuator.
The figure is an RF equivalent circuit diagram of Figure 1, Figure 3 is a principle diagram explaining the variable attenuator according to the present invention, and Figure 4 is an equivalent circuit when resistor R 1 in Figure 3 is replaced with two resistors. 5 is a characteristic diagram of the variable attenuator shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. 11...Input terminal, 12...Output terminal, 13,
14,15...FET, 16...Resistance, 21,2
2...FET resistance, 23, 24...parasitic capacitance,
Z 1 ...Power supply impedance, Z2 ...Load impedance, 61, 62...FET, 63...Resistance,
V 1 , V 2 ... Gate bias voltage of FET61, 62.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 入力端子と出力端子との間に直列に接続される
第一および第二の電界効果トランジスタと、前記
第一および第二の電界効果トランジスタとそれぞ
れ並列に接続される2つの抵抗と、前記第一およ
び第二の電界効果トランジスタ間と共通線路とを
接続する第三の電界効果トランジスタとを有し、
前記第一、第二、第三の電界効果トランジスタに
印加する直流バイアスを可変とすることにより前
記入力端子と出力端子間の減衰量を可変とするこ
とを特徴とする可変減衰器。
first and second field effect transistors connected in series between the input terminal and the output terminal; two resistors connected in parallel with the first and second field effect transistors, respectively; and the first field effect transistor. and a third field effect transistor connecting between the second field effect transistors and the common line,
A variable attenuator characterized in that the amount of attenuation between the input terminal and the output terminal is made variable by making variable the DC bias applied to the first, second, and third field effect transistors.
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